SỬ DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO ĐỂ PHÁT HIỆN UNG THƯ CỔ TỬ CUNG

Tổng hợp: Đặng Ngọc Thạch

Một nghiên cứu được mô tả trong Tạp chí của Viện Ung thư Quốc gia [1], các nhà nghiên cứu đã sử dụng máy tính hiệu suất cao để phân tích hàng ngàn bức ảnh cổ tử cung, thu được từ hơn 20 năm trước ở các tình nguyện viên trong một nghiên cứu sàng lọc ung thư. Máy tính đã học cách nhận ra các hình ảnh cụ thể liên quan đến những thay đổi tiền ung thư và ung thư của cổ tử cung; các thông tin đó được sử dụng để phát triển một thuật toán phát hiện những thay đổi đó trong bộ sưu tập hình ảnh một cách đáng tin cậy. Trên thực tế, thuật toán do trí tuệ nhân tạo (AI) tạo ra vượt trội hơn các chuyên gia đánh giá về con người và tất cả các xét nghiệm sàng lọc tiêu chuẩn trong việc phát hiện các thay đổi tiền ung thư.

Gần như tất cả các bệnh ung thư cổ tử cung là do papillomavirus ở người (HPV) gây ra. Sàng lọc ung thư cổ tử cung trước tiên bằng xét nghiệm Pap smear và bây giờ cũng sử dụng xét nghiệm HPV đã giúp giảm đáng kể tử vong do ung thư cổ tử cung. Nhưng căn bệnh ung thư này vẫn cướp đi sinh mạng của hơn 4.000 phụ nữ Mỹ mỗi năm, với tần suất cao hơn ở những phụ nữ da đen [2]. Trên khắp thế giới, hơn 250.000 phụ nữ và 85% số ca tử vong này xảy ra ở các nước thu nhập thấp và trung bình [3].

Những con số đáng lo ngại này đã khiến các nhà nghiên cứu cảnh giác với các công cụ giá rẻ, nhưng dễ sử dụng, có thể có hiệu quả cao trong việc phát hiện các bệnh nhiễm trùng HPV có khả năng tiến tới ung thư cổ tử cung. Những công cụ như vậy cũng sẽ cần phải hoạt động tốt trong các khu vực có nguồn lực hạn chế để chuẩn bị mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm.

Các nhà nghiên cứu của Global Good đã liên hệ với các chuyên gia NCI với hy vọng ứng dụng AI vào một bộ dữ liệu lớn về hình ảnh cổ tử cung. Các chuyên gia NCI đề xuất một nghiên cứu sàng lọc ung thư cổ tử cung 18 năm ở Costa Rica. Dự án do NCI hỗ trợ, hoàn thành vào những năm 1990, đã tạo ra gần 60.000 hình ảnh cổ tử cung, sau đó được số hóa bởi Thư viện Y khoa Quốc gia của NIH và được lưu trữ an toàn.

Các nhà nghiên cứu đồng ý rằng tất cả những hình ảnh này, thu được theo cách tiêu chuẩn hóa cao, sẽ đóng vai trò là tài liệu đào tạo hoàn hảo cho máy tính để phát triển thuật toán phát hiện ung thư cổ tử cung. Loại AI này, liên quan đến việc cung cấp hàng chục nghìn hình ảnh vào máy tính được trang bị một hoặc nhiều đơn vị xử lý đồ họa công suất cao (GPU), tương tự như thứ bạn tìm thấy trong Xbox hoặc PlayStation. Các GPU cho phép máy tính xử lý các tập hợp dữ liệu hình ảnh lớn trong hình ảnh và đưa ra một bộ quy tắc hoặc thuật toán, cho phép nó tìm hiểu để xem các tính năng vật lý của cổ tử cung..

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã cho máy tính tạo ra một hệ thống xử lý và khả năng đọc hình ảnh, lọc ra hàng triệu byte không cần thiết và giữ lại vài trăm byte trong ảnh khiến nó có thể nhận dạng duy nhất. Họ đã cho 1,28 triệu hình ảnh màu bao phủ hàng trăm vật thể thông thường vào máy tính để tạo ra các hệ thống xử lý, giống như hệ thống thị giác của con người, có thể phân biệt các vật thể và phẩm chất của chúng..

Sau khi hệ thống xử lý được hình thành, các nhà nghiên cứu sẽ thực hiện bước tiếp theo là phát triển thuật toán để xem các đặc tính vật lý của cổ tử cung khỏe mạnh, cổ tử cung với những thay đổi tế bào đáng lo ngại hoặc cổ tử cung bị ung thư trước. Đó là bức tranh mà hàng ngàn hình ảnh cổ tử cung từ thử nghiệm sàng lọc của người Costa Rica trước đó. Tiếp theo, các nhà nghiên cứu tạo ra thuật toán đánh giá trực quan tự động của cổ tử cung và xác định với độ chính xác cao của các hình ảnh liên quan đến 241 tiền ung thư được biết đến của nghiên cứu ở Costa Rica và 38 bệnh ung thư đã biết. Một vài trục trặc nhỏ của thuật toán chủ yếu đến từ các hình ảnh tối ưu với màu sắc nhạt dần hoặc tiêu cự hơi mờ..

Những trục trặc nhỏ này khiến các nhà nghiên cứu hiện đang nỗ lực để tối ưu hóa quy trình, bao gồm xác định làm thế nào nhân viên y tế có thể chụp ảnh cổ tử cung chất lượng tốt bằng điện thoại thông minh trong một cuộc kiểm tra vùng chậu thông thường và cách trang bị điện thoại thông minh với phần mềm cần thiết để phân tích ảnh cổ tử cung nhanh chóng cài đặt trong thế giới thực. Mục tiêu là cho phép nhân viên y tế sử dụng điện thoại thông minh hoặc thiết bị tương tự để cung cấp cho phụ nữ sàng lọc và điều trị cổ tử cung trong một lần khám..

Trên thực tế, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm phương pháp lấy cảm hứng từ AI của họ trên điện thoại thông minh ở Hoa Kỳ và nước ngoài. Nếu mọi việc suôn sẻ, phương pháp di động, chi phí thấp này có thể cung cấp một công cụ mới có giá trị để giúp giảm gánh nặng ung thư cổ tử cung trong cộng đồng..

Ngày mà ung thư cổ tử cung không còn cướp đi mạng sống của hàng trăm ngàn phụ nữ mỗi năm trên toàn thế giới sẽ là khoảnh khắc vui mừng cho các nhà nghiên cứu ung thư, cũng như một chiến thắng lớn cho sức khỏe của phụ nữ.

Tài liệu tham khảo:

[1] An observational study of Deep Learning and automated evaluation of cervical images for cancer screening. Hu L, Bell D, Antani S, Xue Z, Yu K, Horning MP, Gachuhi N, Wilson B, Jaiswal MS, Befano B, Long LR, Herrero R, Einstein MH, Burk RD, Demarco M, Gage JC, Rodriguez AC, Wentzensen N, Schiffman M. J Natl Cancer Inst. 2019 Jan 10. [Epub ahead of print]
[2] “Study: Death Rate from Cervical Cancer Higher Than Thought,” American Cancer Society, Jan. 25, 2017.
[3] “World Cancer Day,” World Health Organization, Feb. 2, 2017.

Nguồn: NIH.gov

Please follow and like us:
error20
fb-share-icon0

Hãy bình luận đầu tiên

Để lại một phản hồi

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiện thị công khai.